NBR 15220 Desempenho térmico de edificações de interesse social

A NBR 15220 – Desempenho térmico de edificações de interesse social (ABNT, 2005) apesar de tratar de edificações de interesse social, que não é o foco deste trabalho, foi utilizada por tratar-se da referência de normalização quanto ao conforto térmico existente no país atualmente.

Esta norma contém em sua parte 3 o zoneamento bioclimático brasileiro e as diretrizes construtivas para habitações unifamiliares. O zoneamento blioclimático brasileiro para fins de edificações compreende oito diferentes zonas, conforme indica a Figura 7.

Figura 7: Zoneamento bioclimático brasileiro. Fonte: NBR 15220 (parte 3), 2005.

Conforme é possível observar na Figura 8, grande parte do extremo sul do Brasil, incluindo Pelotas-RS, encontra-se na zona bioclimática 2.

Figura 8: Zona bioclimática 2. Fonte: NBR 15220 (parte 3), 2005.

Para cada zona bioclimática formulou-se um conjunto de recomendações técnico-construtivas. Para a zona bioclimática 2 são apresentadas diretrizes construtivas relativas às aberturas, paredes e coberturas caracterizadas a seguir.

Quanto às aberturas, a norma recomenda aberturas médias para ventilação, que seriam entre 15% e 25% da área de piso e que o sombreamento das aberturas permita sol durante o inverno.

Quanto ao tipo de vedações externas, a norma recomenda paredes leves e coberturas leves isoladas, as quais são definidas pelas características descritas na Tabela 10:

Tabela 10: Transmitância térmica, atraso térmico e fator solar admissíveis para vedações externas. Vedações externas Transmitância térmica _{– U} Atraso térmico - ϕ Fator solar - FSo

W/m2.K Horas %

Leve U ≤≤≤≤ 3,00 ϕϕϕϕ ≤≤≤≤ 4,3 FSo ≤≤≤≤ 5,0

Paredes Leve refletora U ≤ 3,60 ϕ ≤ 4,3 FSo ≤ 4,0

Pesada U ≤ 2,20 ϕ ≥ 6,5 FSo ≤ 3,5

Leve isolada U ≤≤≤≤ 2,00 ϕϕϕϕ ≤≤≤≤ 3,3 FSo ≤≤≤≤ 6,5

Coberturas Leve refletora U ≤ 2,30.FT ϕ ≤ 3,3 FSo ≤ 6,5

Pesada U ≤ 2,00 ϕ ≥ 6,5 FSo ≤ 6,5

1 As aberturas efetivas para ventilação são dadas em percentagem da área de piso em ambientes de longa permanência (cozinha, dormitório, sala de estar).

2 No caso de coberturas (este termo deve ser entendido como o conjunto telhado mais ático mais forro), a transmitância térmica deve ser verificada para fluxo descendente.

3 O termo “ático” refere-se à câmara de ar existente entre o telhado e o forro. Fonte:Adaptado de: NBR 15220 (parte 3), anexo C, tabela C.2, 2005.

As estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona bioclimática 2 especificam para o verão somente a estratégia da ventilação cruzada e para o inverno o aquecimento solar da edificação e vedações internas pesadas (inércia térmica) e diz, ainda, que o condicionamento passivo será insuficiente durante o período mais frio do ano.

A NBR 15220, parte 3, possui o seguinte detalhamento das estratégias de condicionamento térmico recomendadas no parágrafo anterior:

- A ventilação cruzada é obtida através da circulação de ar pelos ambientes da edificação. Isto significa que se o ambiente tem janelas em apenas uma fachada, a porta deveria ser mantida aberta para permitir a ventilação cruzada.

- A forma, a orientação e a implantação da edificação, além da correta orientação de superfícies envidraçadas, podem contribuir para otimizar o seu aquecimento no período frio através da incidência de radiação solar. A cor externa dos componentes também desempenha papel importante no aquecimento dos ambientes através do aproveitamento da radiação solar.

- A adoção de paredes internas pesadas pode contribuir para manter o interior da edificação aquecido.

- Deve-se atentar para os ventos predominantes da região e para o entorno, que pode alterar significativamente a direção dos ventos.

2.3.4 Análise das Estratégias Bioclimáticas

A partir dos dados analisados é possível observar que em se tratando das Planilhas de Mahoney estas têm como característica recomendações para a questão da solução formal do desenho do projeto arquitetônico, aparecendo a avaliação de aspectos como o traçado e espaçamento, os quais nas demais fontes não são trabalhados, no entanto, as recomendações quanto às aberturas, paredes e coberturas, coincidem bastante com as estratégias da NBR 15220 para a zona bioclimática 2.

Ao utilizar dados climáticos específicos de uma cidade na Carta Bioclimática de Givoni, no caso Pelotas, é possível observar a indicação das mesmas estratégias da norma, o que é justificado pelo fato da NBR 15220 utilizar uma Carta Bioclimática adaptada a partir da Carta Bioclimática de Givoni. No entanto, além destas,

aparecem outras estratégias em percentuais menores, mas que devem ser consideradas em se tratando de um protótipo experimental que visa obter o máximo desempenho de estratégias passivas.

Na NBR 15220, por ser um zoneamento que divide o Brasil em oito zonas bioclimáticas, torna-se inevitável que cidades com características peculiares distintas encontrem-se em uma mesma zona. Em virtude disto as recomendações são mais amplas de forma a abranger todas estas cidades. Ainda assim, são estratégias importantes e relativamente simples de serem buscadas no projeto, sendo bastante específicas no que diz respeito a trazer alguns valores a serem alcançados, como transmitância térmica, atraso térmico e fator solar máximos recomendados.

A Tabela 11 contém o resumo das estratégias bioclimáticas indicadas para Pelotas-RS a partir das três referências estudadas, Planilhas de Mahoney, Carta Bioclimática de Givoni e NBR 15220.

Tabela 11: Resumo das Estratégias Bioclimáticas para Pelotas-RS.

Estratégias Planilhas de Mahoney Carta Bioclimática

de Givoni NBR 15220

- aquecimento solar

passivo aquecimento solar

Traçado maiores faces para

norte e sul - -

Paredes externas leves, com baixa

capacidade calorífica - leves U ≤ 3,00 W/m2.K

ϕ ≤ 4,3 Horas 20 FSo ≤ 5,0 %

Paredes internas - alta inércia térmica pesadas, com inércia térmica

Coberturas leves e bem isoladas, com baixa capacidade térmica

- leves isoladas

U ≤ 2,00 W/m2.K ϕ ≤ 3,3 Horas FSo ≤ 6,5 %

aquecimento artificial aquecimento artificial

Movimento do ar ventilação cruzada ventilação ventilação cruzada

Espaçamento penetração de brisa,

protegido de ventos - atentar para ventos predominantes

Aberturas médias – 20 a 40% da área de parede

- médias – 15 a 25% da

área do piso

Sombreamento - sombreamento das

aberturas sombreamento das aberturas, permitindo sol durante inverno resfriamento

evaporativo Fonte: POUEY e SILVA, 2010.

Tais estratégias bioclimáticas foram divididas em estratégias que proporcionam mais ganhos e menos perdas para o aquecimento da edificação no período de inverno e menos ganhos e mais perdas para o resfriamento no verão, conforme as tabelas seguintes, Tabela 12 e 13.

Tabela 12: Estratégias Bioclimáticas de Aquecimento (para períodos frios).

Mais Ganhos Menos Perdas

Aquecimento solar Menores fachadas sul

Maiores fachadas norte Isolamento da cobertura Elementos translúcidos na orientação norte

para recepção de insolação Aberturas menores orientação sul Jardim de inverno com parede absortiva Aberturas com resistência térmica

Inércia térmica paredes internas Proteção dos ventos sul Massa térmica para aquecimento

Aquecimento ativo – aquecedor multifuncional

Tabela 13: Estratégias Bioclimáticas de Resfriamento (para períodos quentes).

Menos Ganhos Mais Perdas

Menores fachadas oeste Ventilação cruzada Evitar a ventilação quando temperaturas

externas elevadas Ventos predominantes no verão Venezianas nas aberturas Porão ventilado

Sombreamento das aberturas Coberturas leves, com baixa capacidade

calorífica

Isolamento da cobertura Paredes externas leves, com baixa

capacidade calorífica Vegetação do entorno

Grande parte do desempenho térmico da edificação deve-se a forma desta e a orientação das fachadas, no entanto, esta questão é sucintamente abordada pelas Planilhas de Mahoney e na NBR 15220, parte 3.

As especificações quanto às aberturas, nas fontes estudadas, se restringem ao tamanho de uma forma geral. Não existem recomendações quanto ao tamanho das aberturas para as diferentes orientações, o que poderia resultar num melhor aproveitamente destas.

Outro aspecto importante não abordado é quanto à transmitância térmica das aberturas. Na norma há especificações para a transmitância térmica máxima das vedações externas, paredes e cobertura, mas a janela se constituirá em um elemento frágil, o que pode ocasionar uma perda considerável em virtude do fato de que muitas vezes têm-se grandes áreas de abertura, chegando a 40% da área de parede, conforme recomendação das Planilhas de Mahoney. Entretanto, se fosse especificado uma transmitância máxima para as aberturas poderíamos ter aberturas maiores na orientação mais ensolarada no inverno (norte) incrementando a eficiência do aquecimento solar.

Apesar de não mencionado pelas fontes pesquisadas, é importante, ainda, quanto às especificações das aberturas, que estas possuam maior resistência térmica para evitar a perda de calor armazenado no interior da edificação para o meio externo.

Em se tratando da disposição dos usos e seus compartimentos em planta, não existe nenhuma recomendação nas fontes pesquisadas. No entanto, pelas mesmas razões apresentadas anteriormente deve-se privilegiar a localização dos compartimentos de permanência prolongada, como quartos e sala voltados preferencialmente para orientação norte.

Quanto às características das paredes e coberturas, as recomendações tanto das Planilhas de Mahoney, como da NBR 15.220, coincidem. As paredes externas devem ser leves, com baixa capacidade calorífica, o que significa paredes que não acumulem calor, o qual posteriormente seria transmitido para o interior da edificação.

As coberturas, também leves, devem receber isolamento para diminuir as trocas com o ambiente externo, ou seja, no inverno não perderem calor armazenado

no interior da edificação quando a temperatura externa é inferior, e no verão terem maior resistência aos ganhos de calor, frente à maior exposição da cobertura à radiação solar. Já as paredes internas devem ser pesadas, com alta inércia térmica para armazenar o calor no interior da edificação.

Tanto a Carta Bioclimática, como a NBR 15.220 indicam como inevitável, ainda, apesar do máximo aproveitamento das estratégias passivas de aquecimento, a necessidade de aquecimento artificial no inverno do extremo sul do Brasil.

Quanto às estratégias de resfriamento para o período de verão, a utilização do mecanismo de ventilação natural é a principal estratégia recomendada pelas três fontes pesquisadas, sendo que a ventilação cruzada pode ser atingida também a partir da utilização de saídas de ar quente superiores, próximas ou junto à cobertura. O sombreamento das aberturas, somente mencionado nas fontes pesquisadas, é outra estratégia de resfriamento importante para o período de verão. Deve ser utilizado principalmente nas aberturas das fachadas norte e oeste, no entanto, a proteção solar deve permitir a incidência solar no interior da edificação no inverno.